JP4911637B2 - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

従来、例えば、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、ステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている（例えば、特許文献１、２）。

上記特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータ１００では、図２２に示すように、ロータコア１０１がテープ状の磁性板を捲回して構成され、ロータコア１０１をシャフト部材１０３に設けられたロータ締結部１０４に取り付けてシャフト部材１０３と結合することが開示されている。

上記特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータ２００では、図２３に示すように、１つのロータフレーム２０１に複数の主磁石片２０２と、複数の副磁石片２０３、２０４、２０５と、複数のヨーク２０６が収容されることが開示されている。

特開昭５９−２２００３４号公報 特開２００８−１０４２７８号公報

しかしながら、この特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータ１００では、ロータフレームを備えていないため剛性を確保することが難しく、特にロータ１０５の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下した場合、ロータ１０５とステータ１０６との間に生じる磁気吸引力に起因する磁性板の軸方向の位置ずれを防止することができないおそれがあった。

また、この特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータ２００では、１つのロータフレーム２０１に複数の部材を収容するため組み付け精度をだすことが難しく、また、ロータフレーム２０１は一部材（円柱又は円筒形状からなる無垢材）からの削り出しのため幅（軸方向長さ）が長く、ロータフレーム２０１の製造に長時間を要した。さらに、ロータフレーム２０１はリブ２０７を有するため捲回巻きで構成されたロータコアを収容することができなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、捲回巻きで構成されたロータコアを収容可能であり剛性を確保し得るロータフレームを備えるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１）と、
回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対して対向配置されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（例えば、後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）において、
前記ロータは、
回転軸方向に磁化され、周方向で所定の間隔で配置される複数の主磁石片（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片４１）と、
回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化され、周方向で隣り合う前記主磁石片間で、且つ、前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置される複数の副磁石片（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片４３）と、
テープ状の磁性板を捲回して構成され、周方向で隣り合う前記副磁石片間に前記主磁石片と回転軸方向に対向配置される複数のヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）と、前記主磁石片を収容する複数の主磁石片用収容部（例えば、後述の実施形態における主磁石片用収容部１５）と、前記副磁石片を収容する複数の副磁石片用収容部（例えば、後述の実施形態における副磁石片用収容部１７）と、を有するロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１３）と、
周方向に所定の間隔で配置され、且つ、回転軸方向外側で互いに対向する位置に配置されて径方向に延びる複数の外側リブ（例えば、後述の実施形態における外側径方向リブ３９）と、前記複数の外側リブの外径側に設けられるリム部（例えば、後述の実施形態におけるリム部３７）と、を有するロータフレーム（例えば、後述の実施形態におけるロータフレーム３３）と、を備え、
前記ロータフレームは、
第１及び第２ロータフレーム（例えば、後述の実施形態における第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂ）からなり、
前記第１及び第２ロータフレームが前記主磁石片と前記副磁石片を収容した前記ロータコアを回転軸方向両側から挟みこむように配置される、
ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記ロータフレームは前記外側リブの内径側に設けられるシャフト接続部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト接続部３６）を有し、
前記第１及び第２ロータフレームが、それぞれ前記外側リブ（例えば、後述の実施形態における外側径方向リブ３９ａ、３９ｂ）と前記シャフト接続部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト接続部３６ａ、３６ｂ）と前記リム部（例えば、後述の実施形態におけるリム部３７ａ、３７ｂ）と、を有する、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
シャフト本体（例えば、後述の実施形態におけるシャフト本体７１）から径方向に延設されたフレーム締結部（例えば、後述の実施形態におけるフレーム締結部７４）を有するシャフト部材（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部材７０）を備え、
前記第１及び第２ロータフレームが、それぞれ前記外側リブ（例えば、後述の実施形態における外側径方向リブ３９ａ、３９ｂ）と前記リム部（例えば、後述の実施形態におけるリム部３７ａ、３７ｂ）と、を有し、
前記ロータコアが前記フレーム締結部に外嵌され、
前記第１及び第２ロータフレームが前記主磁石片と前記副磁石片を収容し前記フレーム締結部に外嵌された前記ロータコアを回転軸方向両側から挟みこむように配置される、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加えて、
前記第１及び第２ロータフレームは同一形状を有し、前記第１及び第２ロータフレームのいずれか一方を裏返して前記主磁石片と前記副磁石片を収容した前記ロータコアを軸方向両側から挟みこむように配置される、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加えて、
前記ヨーク部の周方向両側には面取り部（例えば、後述の実施形態における面取り部４２ａ）が形成され、
前記外側リブは前記面取り部と係合するヨーク押さえ部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク押さえ部６２、６４）を有する、
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加えて、
前記ヨーク押さえ部は前記外側リブの周方向両側を折り曲げて形成され、前記外側リブを挟んで周方向で隣り合う前記ヨーク部の前記面取り部にそれぞれ係合する、
ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成に加えて、
前記第１及び第２ロータフレームは、板材をに打ち抜き加工と曲げ加工を施すことにより製造した、
ことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加えて、
前記ヨーク押さえ部は前記外側リブの周方向両側を切削して形成され、前記外側リブを挟んで周方向で隣り合う前記ヨーク部の前記面取り部にそれぞれ係合する、
ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ロータフレームが第１及び第２ロータフレームからなり、第１及び第２ロータフレームが捲回巻きで構成されたロータコアを回転軸方向両側から挟みこむように配置されるので、捲回巻きで構成されたロータコアを剛性の高いロータフレーム内に収容することができ、ロータの剛性を向上させることができる。
また、ロータフレームが２分割されることにより、第１及び第２ロータフレームの幅（軸方向長さ）を短くすることができ、ロータフレームを容易に製造することができる。これにより、ロータフレームの製造効率を向上することができ、さらには製造コストを削減することができる。

請求項２の発明によれば、第１及び第２ロータフレームによって主磁石片と副磁石片を収容したロータコアを径方向においてリム部とシャフト接続部により、且つ、回転軸方向において外側リブにより保持することができるので、ロータの剛性を向上させるとともにロータの取り扱い性が向上する。

請求項３の発明によれば、ロータコアがフレーム締結部に外嵌されるので第１及び第２ロータフレームにシャフト接続部を形成する必要がない。これにより、第１及び第２ロータフレームの加工をさらに容易に行うことができる。また、第１及び第２ロータフレームがフレーム締結部を軸方向両側から挟み込みシャフト部材に締結されるので、第１及び第２ロータフレームがシャフト部材と密着して締結することができ剛性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、第１及び第２ロータフレームが同一形状であるため、いずれか一方を裏返して用いることで部品点数の増加を最小限に抑えることができる。また、回転軸方向両側に同一形状の部材が配置されるため、ロータの偏芯や荷重の不均衡を抑制し、耐久性を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、ヨーク部の面取り部と外側リブに形成されたヨーク押さえ部が係合することにより、ロータ回転時の回転方向の力をヨーク押さえ部の傾斜によりシャフト部材に伝達することができる。また、ヨーク押さえ部によりヨーク部の回転軸方向外側への位置ずれも防止することができる。

請求項６の発明によれば、外側リブのヨーク押さえ部を、曲げ加工によりヨーク部の面取り部に沿った形状となるように形成することで、ロータの動力を確実にシャフト部材に伝達することが可能となるとともに、容易に形成することができる。

請求項７の発明によれば、従来単一の部材から切削加工を施して製造していたロータフレームを、第１及び第２ロータフレームの２分割とし、それぞれ板材に打ち抜き加工と折り曲げ加工を施すことで形成したので、加工時間を短縮し、安価に製造することができる。

請求項８の発明によれば、外側リブのヨーク押さえ部を、例えば切削加工によりヨーク部の面取り部と面一となるように形成することで、ロータの動力を確実にシャフト部材に伝達することが可能となる。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

＜第１実施形態＞
本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０は、例えば図１及び図２に示すように、このアキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ１１を挟みこむようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線を有する１対のステータ１２，１２とを備えて構成されている。

このアキシャルギャップ型モータ１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達された場合にもアキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

各ステータ１２は、略円環板状のヨーク部２１と、ロータ１１に対向するヨーク部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸Ｏ方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２，…，２２と、適宜のティース２２，２２間に装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。

各ステータ１２は、例えば主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ）とされた６Ｎ型であって、一方のステータ１２の各Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極に対して、他方のステータ１２の各Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。例えば回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の一方に対応する一方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の他方に対応する他方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２とが、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ方向で対向する一方のステータ１２のティース２２と、他方のステータ１２のティース２２とに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ロータ１１は、例えば図２及び図３に示すように、ロータコア１３と、複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２と、非磁性材からなる後述する第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂによって構成されるロータフレーム３３と、外周リング５０と、を備えて構成され、ロータコア１３は主磁石部３１と副磁石部３２が周方向に交互に収容した状態でロータフレーム３３内に装着され、ロータフレーム３３の外周には外周リング５０が装着されている。

そして、ロータフレーム３３は、周方向に所定の間隔で配置され且つ回転軸Ｏ方向両側に互いに対向して配置されて径方向に伸びる複数の外側径方向リブ３９，…，３９と、外側径方向リブ３９，…，３９によって接続された内周側円環状のシャフト接続部３６と外周側円環状のリム部３７と、シャフト接続部３６の内周部に形成された外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続される接続部３８と、を備えて構成されている。

ロータコア１３は、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板を捲回してなり、図３〜図７に示すように、その回転軸Ｏ方向中央部に後述する主永久磁石片４１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用収容部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６が周方向において所定の間隔で交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６の回転軸Ｏ方向両側には、後述する副永久磁石片４３を収容する柱状の副永久磁石片用収容部１７が形成される。言い換えると、ロータコア１３は、周方向に所定の間隔で主永久磁石片４１を回転軸Ｏ方向両側から挟むように配置されたヨーク部４２，…，４２と、回転軸Ｏ方向に隣り合うヨーク部４２、４２間を連結する１対の軸方向連結部１４ａ，１４ａと、軸方向連結部１４ａ，１４ａによって連結されたヨーク部４２，４２同士を周方向で連結する１対の周方向連結部１４ｂ，１４ｂと、を備え一体に形成されている。また、ヨーク部４２の周方向両外側にはテーパ状の面取り部４２ａが形成されている。

主磁石部３１は、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の主永久磁石片４１が主永久磁石片用収容部１５に配置され、周方向で隣り合う主磁石部３１，３１の各主永久磁石片４１，４１は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。

副磁石部３２は、それぞれ回転軸Ｏ方向および径方向に直行する方向（略周方向）に磁化された１対の副永久磁石片４３，４３が磁束漏れ抑制空間１６の軸方向両側に形成された副永久磁石片用収容部１７、１７に配置されて構成され、回転軸Ｏ方向で対向する１対の副永久磁石片４３，４３は互いに磁化方向が異方向とされている。

また、主磁石部３１を介して周方向で対向する１対の副永久磁石片４３，４３同士は、互いに磁化方向が異方向とされている。そして、回転軸Ｏ方向の一方側に配置された１対の副永久磁石片４３，４３同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、回転軸Ｏ方向の他方側に配置された１対の副永久磁石片４３，４３同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。

つまり、例えば回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた主永久磁石片４１に対して、回転軸Ｏ方向の一方側においてヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片４３，４３は、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向の他方側においてヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片４３，４３は、互いのＳ極が周方向で対向するように配置されている。 これにより、所謂永久磁石の略ハルバッハ配置となり、主永久磁石片４１の磁束の方向を規制する磁束レンズ効果により主永久磁石片４１および各副永久磁石片４３，４３の各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。

外周リング５０は、非磁性材からなり、図７に示すように、ロータコア１３の軸方向長さと略同一の軸方向長さを有しており、リム部３７の外周に、例えば圧入して固着されている。

ここで、本実施形態においては、例えば図３〜図７に示すように、ロータフレーム３３が回転軸Ｏ方向に２分割され、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂから構成されている。

第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂは、それぞれ周方向に所定間隔をおいて配置された複数の外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂによって回転軸Ｏ方向外側が接続された内周側円環状のシャフト接続部３６ａ、３６ｂと外周側円環状のリム部３７ａ、３７ｂと、シャフト接続部３６ａ、３６ｂの内周部に形成された接続部３８ａ、３８ｂとを備えて同一形状に構成されている。なお、第１ロータフレーム３３Ａの外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａと第２ロータフレーム３３Ｂの外側径方向リブ３９ｂ，…，３９ｂにより外側径方向リブ３９，…，３９が構成され、第１ロータフレーム３３Ａのシャフト接続部３６ａと第２ロータフレーム３３Ｂのシャフト接続部３６ｂによりシャフト接続部３６が構成され、第１ロータフレーム３３Ａのリム部３７ａと第２ロータフレーム３３Ｂのリム部３７ｂによりリム部３７が構成され、第１ロータフレーム３３Ａの接続部３８ａと第２ロータフレーム３３Ｂの接続部３８ｂにより接続部３８が構成されている。

接続部３８ａ、３８ｂには、複数の外部駆動軸接続用貫通孔３８ａ１，…，３８ａ１、３８ｂ１，…，３８ｂ１が形成され、外部駆動軸接続用貫通孔３８ａ１，…，３８ａ１、３８ｂ１，…，３８ｂ１の外径側には回転軸Ｏ方向両側から第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂを互いに締結するためのフレーム接続用貫通孔３８ａ２，…，３８ａ２、３８ｂ２，…，３８ｂ２が形成されている。

外側径方向リブ３９ａ、３９ｂは、図５〜７に示すように、シャフト接続部３６ａ、３６ｂとリム部３７ａ、３７ｂの回転軸Ｏ方向の外側端部を径方向に連結し副永久磁石片４３と略等しい周方向長さを有するリブ本体６１と、リブ本体６１の周方向両側を折り曲げることにより形成されたリブ本体６１の中心線Ｐ（図５参照）から周方向に離れるに従って回転軸Ｏ方向外側にヨーク部４２の面取り部４２ａの傾きと略等しく傾斜するヨーク押さえ部６２と、を備えて構成されている。

このように構成された第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂの周方向で隣り合う外側径方向リブ３９ａ，３９ａ、３９ｂ，３９ｂ間にはロータコア１３のヨーク部４２が配置され、外側径方向リブ３９ａのヨーク押さえ部６２がヨーク部４２の面取り部４２ａと係合する。これにより、ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向及び周方向の位置決めがなされるとともに、ロータコア１３からの動力が第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂに伝達される。また、隣り合うヨーク部４２，４２間に形成された副永久磁石片用収容部１７には副永久磁石片４３が配置され、副永久磁石片４３は回転軸Ｏ方向において周方向連結部１４ｂと外側径方向リブ３９ａ，３９ｂのリブ本体６１に挟みこまれる。

ここで、シャフト接続部３６ａとシャフト接続部３６ｂからなるシャフト接続部３６とリム部３７ａとリム部３７ｂからなるリム部３７の軸方向長さは、リブ本体６１がロータコア１３の副永久磁石片用収容部１７に収容された副永久磁石片４３と接し、ヨーク押さえ部６２がヨーク部４２の面取り部４２ａと接した状態において、ヨーク押さえ部６２の外側端部がヨーク部４２の外側端部と略同一位置であってロータコア１３から外側にはみ出すことがないようにその長さが設定されている。

次に、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１の製造方法について説明する。

ロータコア１３は、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板の軸方向中央部に主永久磁石片用収容部１５、磁束漏れ抑制空間１６を、磁束漏れ抑制空間１６の軸方向両側に副永久磁石片用収容部１７を、例えばプレス成型機を用いて打ち抜き加工により形成する。

続いて、主永久磁石片用収容部１５、磁束漏れ抑制空間１６及び副永久磁石片用収容部１７が形成されたテープ状の磁性板１４は、巻芯上に仮止めされ、巻芯が回転することで捲回され、所定の大きさに捲回された磁性板の巻き始めと巻き終わりが巻芯の中心から径方向において同じ位置で捲回を終了し、捲回された磁性板の巻き始めと巻き終わりを溶接することでロータコア１３が形成される（図３参照）。

このように製造されたロータコア１３は、その回転軸Ｏ方向中央部に主永久磁石片４１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用収容部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６が周方向において交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６の回転軸Ｏ方向両側には、副永久磁石片４３を収容する柱状の副永久磁石片用収容部１７が形成される。

そして、ロータコア１３の主永久磁石片用収容部１５に主永久磁石片４１を装着し、副永久磁石片用収容部１７に副永久磁石片４３を装着する。

また、ロータフレーム３３を構成する第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂは、円環状の薄板材の外周側に、例えばプレス成型機を用いて、周方向に等間隔に略扇形状のヨーク部用開口６６ａ，…，６６ａ、６６ｂ，…，６６ｂ（図３参照）と、内周側に外部駆動軸接続用貫通孔３８ａ１，…，３８ａ１、３８ｂ１，…，３８ｂ１と、フレーム接続用貫通孔３８ａ２，…，３８ａ２、３８ｂ２，…，３８ｂ２を打ち抜き、続いて、シャフト接続部３６ａ，３６ｂとリム部３７ａ，３７ｂとを内周側と外周側で互いに対向するように円環状に形成するとともに外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂと接続部３８ａ、３８ｂとが軸方向でそれぞれ外側と内側に位置するように折り曲げることにより形成される。

また、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂのリブ本体６１の周方向両端部に、リブ本体６１の中心線Ｐから周方向に離れるにしたがって回転軸Ｏ方向外側に傾斜するヨーク押さえ部６２を上記曲げ加工と同時に折り曲げて形成する。

そして、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂが主永久磁石片４１と副永久磁石片４３を収容したロータコア１３を軸方向両側から、副永久磁石片４３がリブ本体６１と接しヨーク部４２の面取り部４２ａがヨーク押さえ部６２と接するように挟みこみ、図８で示すように、ボルト８１，…，８１とナット８２，…，８２を用いてフレーム接続用貫通孔３８ａ２，…，３８ａ２、３８ｂ２，…，３８ｂ２で第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂを締結するとともに外周リング５０をリム部３７に圧入することでロータ１１が組み付けられる。

このように組み付けられたロータ１１は、図８〜１０に示すように、外部駆動軸としてのシャフト部材７０に取り付けられる。より具体的に、シャフト部材７０のシャフト本体７１から径方向に延設されたフレーム締結部７２のフレーム接続用貫通孔７３，…，７３とロータフレーム３３の外部駆動軸接続用貫通孔３８ａ１，…，３８ａ１、３８ｂ１，…，３８ｂ１に回転軸Ｏ方向一方からボルト８３を用いて締結することで、ロータ１１がシャフト部材７０に取り付けられる。なお、図１〜７については簡略化のためボルト８１，…，８１、８３，…，８３とナット８２，…，８２を省略する。以下、図１１〜１９においても同様とする。

このように構成された本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータフレーム３３が第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂからなり、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂが捲回巻きで構成されたロータコア１３を回転軸Ｏ方向両側から挟みこむように配置されるので、捲回巻きで構成されたロータコア１３を剛性の高いロータフレーム３３内に収容することができる。また、ロータフレーム３３が２分割されることにより、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂの幅（回転軸Ｏ方向長さ）を短くすることができ、ロータフレーム３３を容易に製造することができる。これにより、ロータフレームの製造効率を向上することができ、さらには製造コストを削減することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂが同一形状であるため、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。また、回転軸Ｏ方向両側に同一形状の部材が配置されるため、ロータ１１の偏芯や荷重の不均衡を抑制し、耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ヨーク部４２の面取り部４２ａと外側径方向リブ３９ａ、３９ｂに形成されたヨーク押さえ部６２が係合することにより、ロータ１１の回転時の動力をシャフト部材に伝達することができるとともに、ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向の位置ずれも防止することができる。
また、副永久磁石片４３が外側径方向リブ３９ａ、３９ｂのリブ本体６１と対向配置されるので、外側径方向リブ３９ａ、３９ｂのリブ本体６１が副永久磁石片４３の飛び出しを防止することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、従来単一の部材から切削加工を施して製造していたロータフレームを、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂの２分割とし、それぞれ板材に打ち抜き加工と曲げ加工を施すことで形成したので、さらに加工時間を短縮し、安価に製造することができる。さらに、外側径方向リブ３９ａ、３９ｂのヨーク押さえ部６２を、リブ本体６１の周方向両側を曲げ加工によりヨーク部４２の面取り部４２ａとなるように形成することで、容易に製造することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、回転軸Ｏ方向及び径方向に直交する方向に磁化され、周方向で隣り合うヨーク部４２，４２間にそれぞれ配置される複数の副永久磁石片４３を備えるので略ハルバッハ構造となり、主永久磁石片４１の磁束の方向を規制する磁束レンズ効果により有効磁束発生量を相対的に増やすことができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータコア１３の隣り合う主永久磁石片用収容部１５，１５間に磁束漏れ抑制空間１６を形成したので、周方向に隣り合う主永久磁石片４１，４１間の磁束の短絡を抑制することができ、アキシャルギャップ型モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を抑制することができる。

次に第１実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０の変形例について図１１〜図１４を参照して説明する。なお、本変形例は、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂに形成された外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂの形状が異なる以外は第１実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０と同様の構成を有する。

本変形例の第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂに形成された外側径方向リブ３９ａ、３９ｂは、図１１〜１４に示すように、シャフト接続部３６ａ、３６ｂとリム部３７ａ、３７ｂの回転軸Ｏ方向の外側端部を径方向に連結し副永久磁石片４３と略等しい周方向長さを有するリブ本体６３と、リブ本体６３の周方向両側を切削することによりリブ本体６３の中心線Ｐ（図１２参照）から周方向に離れるに従って回転軸Ｏ方向外側にヨーク部４２の面取り部４２ａの傾きと略等しく傾斜するヨーク押さえ部６４と、を備えて構成され、図１２に示すように周方向から見て略台形形状断面を有する。

このように構成された第１及び第２ロータフレーム３３Ａ，３３Ｂの周方向に隣り合う外側径方向リブ３９ａ，３９ａ、３９ｂ，３９ｂ間にはヨーク部４２が配置され、外側径方向リブ３９ａのヨーク押さえ部６４がヨーク部４２の面取り部４２ａで係合する。これにより、ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向及び周方向の位置決めがなされ、隣り合うヨーク部４２，４２間の副永久磁石片用収容部１７には副永久磁石片４３が配置され、副永久磁石片４３は回転軸Ｏ方向において周方向連結部１４ｂと外側径方向リブ３９ａ，３９ｂのリブ本体６３に挟みこまれる。

ここで、シャフト接続部３６ａとシャフト接続部３６ｂからなるシャフト接続部３６とリム部３７ａとリム部３７ｂからなるリム部３７の軸方向長さは、ロータコア１３の軸方向長さと略等しい長さに設定されている。従って、本変形例の外側径方向リブ３９ａ、３９ｂは板材を折り曲げて形成した第１実施形態の外側径方向リブ３９ａ、３９ｂに比べて高い剛性を有し、より確実にロータ１１の回転時の動力をシャフト部材に伝達することができるとともに、ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向の位置ずれも防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて、図１５〜図２１を参照して説明する。なお、第２実施形態のアキシャルギャップ型モータは、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂの形状及びシャフト部材の形状が異なる以外は同じ構成を有する。このため、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂは、外周側円環状のリム部３７ａ、３７ｂと、リム部３７ａ、３７ｂの外側端部からそれぞれ周方向に所定間隔をおいて内径側に延設された複数の外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂと、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｂ，…，３９ｂからさらに内径側に延設された円板状の接続部３８ａ’、３８ｂ’と、を備えて同一形状に構成され、接続部３８ａ’、３８ｂ’には、複数の接続用貫通孔３８ａ’３、３８ｂ’３が形成されている。

外側径方向リブ３９ａ、３９ｂは、図１６〜１９に示すように、副永久磁石片４３と略等しい周方向長さを有するリブ本体６１と、リブ本体６１の周方向両側を折り曲げることにより形成されたリブ本体６１の中心線Ｐ（図７参照）から周方向に離れるに従って回転軸Ｏ方向外側にヨーク部４２の面取り部４２ａの傾きと略等しく傾斜するヨーク押さえ部６２と、を備えて構成されている。

また、シャフト部材７０はシャフト本体７１から径方向に延設されたフレーム締結部７４を備えて構成され、フレーム締結部７４には複数のロータ接続用貫通孔７５が穿設されている。

このように構成されたシャフト部材７０のフレーム締結部７４の外周面に、第１実施形態と同様に製造され主永久磁石片４１と副永久磁石片４３を収容したロータコア１３を装着し、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂを回転軸Ｏ方向両側から挟みこむ。このとき、第１ロータフレーム３３Ａに形成された接続用貫通孔３８ａ’３と第２ロータフレーム３３Ｂに形成された接続用貫通孔３８ｂ’３の位相が同位相とならないようにフレーム締結部７４に形成されたロータ接続用貫通孔７５と位置あわせをして、回転軸Ｏ方向両側からボルト８３により締結し、最後に外周リング５０をリム部３７に外嵌して、ロータ１１が製造されシャフト部材７０に組み付けられる。

本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、シャフト部材７０のフレーム締結部７４にロータコア１３を装着したので、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂにはシャフト接続部を折り曲げて加工する必要はない。これにより、加工が難しい内周側の折り曲げ加工がなくなり第１及び第２ロータフレームの製造をより容易に製造することができる。また、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂがフレーム締結部７４を軸方向両側から挟み込みシャフト部材７０に締結されるので、第１及び第２ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂがシャフト部材７０と密着して締結することができ剛性を向上させることができる。
なお、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様の作用・効果を有する。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
また、上記実施形態において、回転軸Ｏ方向の一方側にのみステータ１２を備えてもよい。この場合、回転軸Ｏ方向の一方側にのみ副永久磁石片４３を設ける。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態の全体斜視図である。 第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図２に示すアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。 図２に示すアキシャルギャップ型モータのロータの正面図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線矢視図である。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図である。 ロータとシャフト部材の締結を説明する分解斜視図である。 シャフト部材に取り付けられたロータの斜視図である。 図９のロータとシャフト部材の断面図である。 変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの正面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視図である。 図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視図である。 第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。 図１５に示すアキシャルギャップ型モータのロータの正面図である。 図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視図である。 図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢視図である。 図１６のＸＩＸ−ＸＩＸ線矢視図である。 シャフト部材に取り付けられたロータの斜視図である。 図２０のロータとシャフト部材の断面図である。 特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ロータコア
１５ 主永久磁石片用収容部
１７ 副永久磁石片用収容部
３３ ロータフレーム
３３Ａ 第１ロータフレーム
３３Ｂ 第２ロータフレーム
３６、３６ａ、３６ｂ シャフト接続部
３７、３７ａ、３７ｂ リム部
３９ 外側径方向リブ（外側リブ）
４１ 主永久磁石片（主磁石片）
４２ ヨーク部
４２ａ 面取り部
４３ 副永久磁石片（副磁石片）
６２ ヨーク押さえ部
Ｏ 回転軸

Claims (8)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対して対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記ロータは、
   回転軸方向に磁化され、周方向で所定の間隔で配置される複数の主磁石片と、
   回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化され、周方向で隣り合う前記主磁石片間で、且つ、前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置される複数の副磁石片と、
   テープ状の磁性板を捲回して構成され、周方向で隣り合う前記副磁石片間に前記主磁石片と回転軸方向に対向配置される複数のヨーク部と、前記主磁石片を収容する複数の主磁石片用収容部と、前記副磁石片を収容する複数の副磁石片用収容部と、を有するロータコアと、
   周方向に所定の間隔で配置され、且つ、回転軸方向外側で互いに対向する位置に配置されて径方向に延びる複数の外側リブと、前記複数の外側リブの外径側に設けられるリム部と、を有するロータフレームと、を備え、
   前記ロータフレームは、
   第１及び第２ロータフレームからなり、
   前記第１及び第２ロータフレームが前記主磁石片と前記副磁石片を収容した前記ロータコアを回転軸方向両側から挟みこむように配置される、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記ロータフレームは前記外側リブの内径側に設けられるシャフト接続部を有し、
   前記第１及び第２ロータフレームが、それぞれ前記外側リブと前記シャフト接続部と前記リム部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
3. シャフト本体から径方向に延設されたフレーム締結部を有するシャフト部材を備え、
   前記第１及び第２ロータフレームが、それぞれ前記外側リブと前記リム部と、を有し、
   前記ロータコアが前記フレーム締結部に外嵌され、
   前記第１及び第２ロータフレームが前記主磁石片と前記副磁石片を収容し前記フレーム締結部に外嵌された前記ロータコアを回転軸方向両側から挟みこむように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記第１及び第２ロータフレームは同一形状を有し、前記第１及び第２ロータフレームのいずれか一方を裏返して前記主磁石片と前記副磁石片を収容した前記ロータコアを軸方向両側から挟みこむように配置される、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記ヨーク部の周方向両側には面取り部が形成され、
   前記外側リブは前記面取り部と係合するヨーク押さえ部を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記ヨーク押さえ部は前記外側リブの周方向両側を折り曲げて形成され、前記外側リブを挟んで周方向で隣り合う前記ヨーク部の前記面取り部にそれぞれ係合する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記第１及び第２ロータフレームは、板材に打ち抜き加工と曲げ加工を施すことにより製造した、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記ヨーク押さえ部は前記外側リブの周方向両側を切削して形成され、前記外側リブを挟んで周方向で隣り合う前記ヨーク部の前記面取り部にそれぞれ係合する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のアキシャルギャップ型モータ。

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